Des océans plus froids que ce que nous pensions
Anders Meibom: «Notre étude remet en question des dizaines d’années de recherche en paléoclimatologie.» © iStock photo
Une équipe de chercheurs de l’EPFL et européenne a découvert une erreur dans la façon dont ont été estimées jusqu’ici les températures des océans, faisant potentiellement du réchauffement climatique actuel un évènement sans précédent ces cent derniers millions d’années.
Selon l’évaluation communément utilisée par la communauté scientifique, la température de l’océan profond était il y a 100 millions d’années une quinzaine de degrés au-dessus de la température actuelle. Cette estimation vient toutefois d’être remise en cause: la température des océans serait en réalité restée relativement stable durant toute cette période et était proche de la nôtre, ouvrant d’inquiétantes perspectives quant au dérèglement climatique actuel. Telles sont les conclusions d’une étude menée entre la France (CNRS, Sorbonne Universités, Université de Strasbourg) et la Suisse (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, Université de Lausanne), qui vient de paraître dans la revue Nature Communications.
«Si nous avons raison, notre étude remet en question des dizaines d’années de recherche en paléoclimatologie», souligne Anders Meibom, co-auteur de l’étude, directeur du Laboratoire de Géochimie Biologique (LGB) de l’EPFL et professeur à l’Université de Lausanne. Pour lui, le doute n’est plus admis: «Les océans recouvrent 70% de la Terre. Ils sont un acteur clé du climat terrestre. Il nous faut donc absolument connaître l’évolution de leur température au cours des temps géologiques pour comprendre précisément comment ils se comportent et, ainsi, prévoir au mieux les conséquences du dérèglement climatique actuel.»
Teneur en oxygène 18
Comment de telles erreurs ont-elles pu être commises? Selon les auteurs de l’étude, l’impact de certains processus aurait été négligé. Concrètement, la communauté scientifique base depuis plus de 50 ans ses estimations sur l’analyse de «foraminifères», des fossiles de minuscules organismes marins. Ceux-ci sont récoltés dans des forages de sédiments, au fond des océans. Les foraminifères fabriquent une coquille calcaire appelée «test», dont la teneur en oxygène 18 dépend de la température de l’eau dans laquelle ils vivent. L’évolution de la température des océans au cours du temps a donc été déduite de la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères fossiles retrouvés dans les sédiments. Sur la base de cette analyse, la température de l’océan aurait baissé de 15 degrés ces 100 derniers millions d’années.
Or, ces estimations reposent toutes sur le principe que la teneur en oxygène 18 des tests des foraminifères n’a pas été modifiée durant leur séjour sédimentaire. Du reste, rien ne le laissait croire jusqu’ici: rien n’est visible à l’œil nu ou au microscope. Pour vérifier cette hypothèse, les auteurs de la présente étude ont exposé ces minuscules organismes à des hautes températures dans de l’eau de mer artificielle ne contenant que de l’oxygène 18. Ils ont ensuite suivi l’incorporation d’oxygène 18 dans les coquilles calcaires à l’aide d’un NanoSIMS (Nanoscale secondary ion mass spectrometry), un instrument permettant de réaliser des analyses chimiques à très petite échelle. Les résultats obtenus montrent que la teneur en oxygène 18 des tests de foraminifères peut changer sans laisser de trace visible, remettant de fait en question la fiabilité de ce «thermomètre»: «Ce qui apparaissait comme des fossiles parfaitement préservés n’en sont pas. Les paléo-températures estimées jusqu’ici sont donc fausses», résume Sylvain Bernard, chercheur CNRS à l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie de Paris et premier auteur de l’étude.
Rééquilibrage
Pour les chercheurs, plutôt qu’une diminution progressive de la température des océans ces 100 derniers millions d’années, c’est l’évolution de la teneur en oxygène 18 des tests des foraminifères fossiles qui aurait été mesurée. Celle-ci résulterait en réalité d’un rééquilibrage: lors du processus de sédimentation, en raison de l’augmentation de la température (de 20 à 30°C) lors de l’enfouissement des sédiments, les tests de foraminifères se rééquilibrent avec l’eau qui les entoure. A l’échelle de la dizaine de millions d’années, un tel phénomène a un impact non négligeable sur l’estimation des paléo-températures, en particulier pour les foraminifères ayant vécu dans des eaux froides. Les simulations numériques conduites par les chercheurs suggèrent en effet que les paléo-températures de l’océan profond et de la surface de l’océan polaire ont été surestimées.
Pour Anders Meibom, la prochaine stratégie à adopter est claire: «Revisiter les paléo-températures de l’océan nécessite à présent de quantifier précisément ce rééquilibrage qui a été trop longtemps négligé. Pour cela, nous devons travailler sur d’autres type d’organismes marins afin de bien comprendre ce qui s’est passé dans les sédiments au cours des temps géologiques.» Les auteurs de l’article poursuivent déjà leurs travaux en ce sens.
Cette étude a été réalisée par un consortium de chercheurs de l’Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC - Sorbonne Universités, CNRS, MNHN, UPMC), du Laboratoire d’HYdrologie et de GEochimie de Strasbourg (LHyGeS - EOST, CNRS, Université de Strasbourg) et du Laboratoire de Géochimie Biologique (LGB - EPFL, Université de Lausanne).
Référence
Bernard S., Daval D., Ackerer P., Pont S., Meibom A. Burial-induced oxygen-isotope re-equilibration of fossil foraminifera explains ocean paleotemperature paradoxes, Nature Communications, 26 October 2017.